Йодометрия

В качестве индикатора используют редокс-индикатор дифениламин. Для того чтобы смена окраски дифениламина происходила в пределах скачка на кривой титрования, необходимо добавлять кислоту Н3РО4, которая связывает образующиеся при реакции ионы Fe3+ в прочный комплекс, понижая тем самым окислительно-восстановительный потенциал этой редокс-пары, что в свою очередь увеличивает скачок на кривой титрования.

Методом дихроматометрии

Цель работы - ознакомиться с методом дихроматометрии, научиться определять железо (II) в соли Мора с использованием редокс-индикатора дифениламина.

Сущность работы. Определение содержания железа (II) в соли Мора проводят в сильнокислой среде, которую создают, добавляя серную кислоту. Титрование железа (II) основано на реакции:

.

Оборудование и реактивы: весы аналитические ВЛА-200; мерные колбы, вместимостью 100 и 250 см³; пипетка, вместимостью 25 см³; бюретка, вместимостью 25 см³; мерный цилиндр, вместимостью 25 см³; рабочий раствор перманганата калия, С_эк(KMnO₄) ~ 0,02 моль/дм³, (расход 150 см³); раствор соли Мора, C_эк((NH₄)₂SO₄ × FeSO₄) ~ 0,5 моль/дм³; Н₂SO₄ и Н₃РО₄ (смесь 1:1); дифениламин, w = 1 %; раствор K₂Cr₂O₇, С_эк (K₂Cr₂O₇) ~ 0,05 моль/дм³.

Методика выполнения анализа: 1. Приготовление стандартного раствора K₂Cr₂O₇. Рассчитывают массу навески K₂Cr₂O₇ для приготовления 250 см³ раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,0500 моль/дм³ по формуле:

, (51)

где С_эк(K₂Cr₂O₇) - молярная концентрация эквивалентов раствора K₂Cr₂O₇, моль/дм³;

М_эк(K₂Cr₂O₇) - молярная масса эквивалентов K₂Cr₂O₇, г/моль;

V_м.к. - вместимость мерной колбы, дм³.

Навеску соли K₂Cr₂O₇ берут на аналитических весах, количественно переносят в мерную колбу, растворяют, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Если масса навески отличается от расчетной, то производят перерасчет концентрации по формуле (51).

2. Определение содержания железа (II) в растворе соли Мора. Контрольный раствор, содержащий ионы Fe²⁺, разбавляют до метки дистиллированной водой в мерной колбе и тщательно перемешивают. Отбирают аликвотную часть, прибавляют 15 см³ кислотной смеси (Н₂SO₄ и Н₃РО₄) и 1-2 капли дифениламина, титруют раствором K₂Cr₂O₇ до появления устойчивой сине-фи-олетовой окраски. Массу железа вычисляют по формуле:

, (52)

где m(Fe) - масса железа, г;

С_эк(K₂Cr₂O₇) - молярная концентрация эквивалентов раствора K₂Cr₂O₇, моль/дм³;

М_эк(Fe) - молярная масса эквивалентов железа, г/моль;

V(K₂Cr₂O₇) - объем рабочего раствора K₂Cr₂O₇, израсходованный на титрование, см³;

V[(NH₄)₂SO₄ × FeSO₄] - объем аликвотной части раствора соли Мора, см³.

Йодометрическое титрование основано на реакциях восстановления йода до йодид-иона или окисления йодид-иона до йода согласно реакции:

, В.

Йод плохо растворим в воде, поэтому с целью увеличения растворимости йода используют не воду, а концентрированный раствор КI, где йод находится в виде комплекса [I₃^-], поэтому уместна и такая запись:

, B.

Этим методом можно определять как восстановители, так и окислители. При анализе восстановителей рабочим веществом служит раствор йода в йодиде калия. Восстановители SO₃ ^2-, S₂O₃ ^2-, CN ^-, AsO₃ ^3-, Cr ²⁺ определяют прямым, а S^2- - обратным титрованием. Определение окислителей невозможно прямым титрованием. Для этих целей используют метод титрования заместителя. Заместителем окислителя служит свободный йод, который выделяется в эквивалентном количестве по отношению к окислителю в реакции между окислителем и йодидом калия. Свободный йод оттитровывают рабочим раствором тиосульфата натрия Na₂S₂O₃:

.

Ввиду того, что n_эк (окисл.) = n_эк (заместит.) = n_эк (РВ), вычисления проводят как в прямом титровании, опустив средний член тождества. Два тиосульфат-иона передают два электрона, поэтому фактор эквивалентности для йода равен двум, а для тиосульфата натрия - единице.

Скорость реакции между окислителем и КI невелика, поэтому к титрованию тиосульфатом натрия приступают спустя 5 минут после добавления сухого КI. Пробу выдерживают в темном месте, что препятствует протеканию побочной реакции окисления ионов йода кислородом воздуха в кислой среде:

.

С целью смещения равновесия реакции между окислителем и КI вправо, а также полного растворения выделившегося I₂, добавляют большой избыток реактива КI (1 г).

Фиксирование конечной точки титрования проводят, используя специфический индикатор крахмал, который синеет в присутствии . Появление синей окраски крахмала объясняется адсорбцией трийодит-иона на амилазе, входящей в состав крахмала. Синее окрашивание наблюдается в том случае, если крахмал свежеприготовленный, в противном случае окраска приобретает коричневый оттенок. Для уменьшения индикаторной ошибки крахмал вводят вблизи точки эквивалентности, когда раствор примет бледно-желтую (соломенную) окраску, титрование продолжают при интенсивном перемешивании до тех пор, пока синее окрашивание не исчезнет полностью.

В пищевой промышленности метод йодометрии используют для определения тяжелых металлов (Pb, Sn, Cu) в консервах и вспомогательных материалах, сернистой кислоты после сульфитации, редуцирующих сахаров в хлебобулочных изделиях.

Определение содержания меди

в растворе CuSO₄ методом йодометрии

Цель работы - ознакомиться с методом йодометрии, научиться определять медь (II) - окислитель методом титрования заместителя, используя для фиксирования конечной точки титрования специфический индикатор крахмал.

Сущность работы. Концентрацию рабочего раствора Na₂S₂O₃ устанавливают по раствору дихромата калия K₂Cr₂O₇, который готовят по точной навеске. Определение проводят методом титрования заместителя; заместителем окислителя является I₂.

Определение меди осуществляют аналогичным путем, титруя раствором Na₂S₂O₃ выделившийся йод, который образуется в результате реакции:

.

Конечную точку титрования фиксируют при помощи крахмала.

Оборудование и реактивы: аналитические весы; штатив; бюретка, вместимостью 25 см³; мерная колба, вместимостью 100 см³; стакан, вместимостью 150 см³; колба коническая; мерный цилиндр, вместимостью 10 см³; раствор K₂Cr₂O₇, C_эк(K₂Cr₂O₇) ~ 0,05 моль/дм³; раствор Na₂S₂O₃, С_эк(Na₂S₂O₃) ~ 0,05 моль/дм³; крахмал, w = 2 %; раствор CuSO₄, С_эк(CuSO₄) ~ 0,25 моль/дм³; KI; H₂SO₄, С_эк(H₂SO₄) ~ 2 моль/дм³.

Методика выполнения анализа: 1. Приготовление раствора тиосульфата натрия. Реактив тиосульфат натрия имеет химическую формулу Na₂S₂O₃·5Н₂О. Постепенно кристаллизационная вода частично выветривается, поэтому состав соли перестает соответствовать формуле. Вследствие этого растворы тиосульфата натрия готовят по приблизительной навеске. Устанавливают концентрацию спустя 8-10 дней, в течение которых концентрация раствора меняется, т.к. тиосульфат натрия вступает в химическое взаимодействие с растворенными в воде диоксидом углерода, кислородом, а также с микроорганизмами. Навеску соли взвешивают на технических весах, для стабилизации концентрации раствора добавляют Na₂СO₃ (0,1 г на 1 дм³). Растворы хранят в склянках из темного стекла, закрытых пробками, в которые вставлены трубочки, заполненные натронной известью.

2. Приготовление стандартного раствора K₂Cr₂O₇. Рассчитывают массу навески K₂Cr₂O₇ для приготовления 100 см³ раствора молярной кон-центрации эквивалентов равной 0,0500 моль/дм³ по формуле (51). Навеску взвешивают на аналитических весах, переносят в мерную колбу, растворяют, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Если взятая навеска отличается от расчетной, то пересчет концентрации производят по той же формуле.

3. Установление концентрации рабочего раствора Na₂S₂O₃.Отбирают аликвотную часть раствора K₂Cr₂O₇, добавляют 10 см³ H₂SO₄ и 1 г сухого KI, хорошо перемешивают, закрывают пробкой (или часовым стеклом) и дают постоять в темном месте 5 мин. Затем пробу вынимают, ополаскивают пробку и стенки колбы дистиллированной водой и титруют выделившийся I₂ раствором Na₂S₂O₃. Когда бурая окраска раствора постепенно перейдет в лимонно-желтую, прибавляют 1-2 см³ раствора крахмала и продолжают титровать до тех пор, пока не исчезнет синяя окраска. Расчет молярной концентрации эквивалентов раствора Na₂S₂O₃ производят по формуле:

, (53)

где С_эк(K₂Cr₂O₇) - молярная концентрация эквивалентов установочного раствора, моль/дм³;

V(K₂Cr₂O₇) - объем аликвотной части, см³;

V(Na₂S₂O₃) - объем раствора, израсходованный на титрование, см³.

4. Определение содержания меди в растворе. Контрольный раствор CuSO₄ разбавляют водой до метки и тщательно перемешивают. Отбирают аликвотную часть раствора, прибавляют 1 г сухого KI, закрывают пробкой и ставят в темное место на 5 мин. Затем колбу вынимают, ополаскивают пробку и стенки колбы водой и титруют выделившийся йод раствором Na₂S₂O₃, не обращая внимания на образовавшийся осадок Cu₂I₂. При значительном ослаблении бурой окраски вводят 1-2 см³ крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски и появления белой, свойственной осадку Cu₂I₂. Если синяя окраска раствора не появилась в течение 30 сек, то записывают результат. В противном случае раствор следует дотитровать. Массу меди вычисляют по формуле:

, (54)

где m(Cu) - масса меди, находящаяся в контрольном растворе, г;

С_эк(Na₂S₂O₃) - молярная концентрация эквивалентов титранта, моль/дм³;

V(Na₂S₂O₃) - объем титранта, израсходованный на титрование, см³;

М_эк(Cu) - молярная масса эквивалентов меди, г/моль;

V_м.к. - вместимость мерной колбы, см³;

V(CuSO₄) - объем аликвотной части раствора, см³.

Дата добавления: 2015-06-04